[发明专利]一种高体积分数铝基复合材料的表面防腐处理方法

说明书

技术领域

本发明属于铝基复合材料防腐技术领域，特别涉及一种高体积分数铝基复合材料的表面防腐处理方法。

背景技术

高体积分数铝基复合材料是一种以铝或铝合金为基体，以高含量的W、SiC、B₄C、Al₂O₃等金属或陶瓷相为添加物的金属基复合材料。该材料具有高性能、轻质和力学性能良好的特点，在航空航天、核工业和电子行业等领域具有广阔的应用前景。

在腐蚀环境中，由于添加物和铝基体具有不同的电极电位，该种材料表现出较强的电化学腐蚀倾向，耐腐蚀性能较差。由于添加物的含量较高，破坏了铝基体的连续性，采用常规的铝合金防腐处理方法，如阳极氧化、电镀和喷涂等工艺制备的防腐涂层质量很差，与材料的结合力不高，均不能实现良好的防腐效果。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种高体积分数铝基复合材料的表面防腐处理方法。

一种高体积分数铝基复合材料的表面防腐处理方法，包括以下步骤：

(1)将铝基复合材料放入带有除气管的纯铝包套中，封焊纯铝包套，只留有除气管连接外部大气；

(2)除气管连接至真空系统，对纯铝包套内部抽真空后封口；

(3)采用热等静压实现纯铝包套和铝基复合材料的扩散粘接；

(4)车床或铣床等机加工方式去除除气管，并去除纯铝包套表面的氧化层，露出纯铝包套的新鲜表面；

(5)采用传统电镀工艺在新鲜表面电镀金属防腐层。

步骤(1)中所述的铝基复合材料是指以纯铝或铝合金为基体，以W、SiC、B₄C、Al₂O₃或陶瓷材料为添加相，且添加相的体积分数为20％～50％的铝基复合材料。

步骤(2)中所述的抽真空过程可以在室温～500℃的温度下进行，真空度小于0.1Pa后对纯铝包套封口。

步骤(3)中所述的热等静压温度为500～550℃。

步骤(5)中所述的金属防腐层为镍、镍铁合金或镍锌合金。

所述纯铝包套的厚度为1～5mm。

本发明的有益效果为：通过在高体积分数铝基复合材料表面扩散粘接一层铝，获得了良好的改性过渡层，该过渡层与复合材料能够达到冶金结合，具有良好的结合力，进而再对该过渡层实施电镀处理，实现良好的防腐效果。本发明有效解决了高体积分数铝基复合材料因添加相含量较高导致的腐蚀防护难题，防腐层与材料基体之间的结合力大于5MPa，经室温至200℃热循环50次，不会发生防腐层的开裂现象。本发明的实施可实现高体积分数铝基复合材料在腐蚀环境下的可靠应用，具有切实可行的现实意义。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种W的体积分数为20％的W_p/Al复合材料的表面防腐处理方法，该方法按以下步骤进行：

(1)首先将W_p/Al复合材料放入带有除气管的纯铝包套中，采用等离子体焊封焊纯铝包套，只留有除气管连接外部大气；

(2)除气管连接至真空系统，室温下对纯铝包套内部抽真空，当真空度小于0.1Pa后，封焊除气管管口；

(3)将封焊好的纯铝包套放入热等静压炉中，在100MPa、500℃条件下保温保压4h；

(4)机加工去除除气管和纯铝包套表面氧化层，露出纯铝包套的新鲜表面；

(5)对新鲜表面进行清洗、化学除油，采用传统电镀工艺在新鲜表面电镀镍金属层。

采用上述方法处理后，该材料经过72h的中性盐雾腐蚀后，没有发生明显的腐蚀现象，而相应的没有经过上述方法处理的材料却发生了明显的腐蚀。拉伸测试表明，上述方法制备的防腐层与材料基体的结合力大于5MPa。材料经室温至200℃热循环50次，没有发生防腐层的开裂现象。

实施例2

一种W的体积分数为30％的W_p/Al复合材料的表面防腐处理方法，该方法按以下步骤进行：

(1)首先将W_p/Al复合材料放入带有除气管的纯铝包套中，采用等离子体焊封焊纯铝包套，只留有除气管连接外部大气；

(2)除气管连接至真空系统，在室温下对纯铝包套内部抽真空，当真空度小于0.1Pa后封焊除气管管口；

(3)将封焊好的纯铝包套放入热等静压炉中，在100MPa、540℃条件下保温保压4h；